粟向軍通信原理課件——第9章_同步原理

1、第9章 同步原理學(xué)習(xí)要點(diǎn)：學(xué)習(xí)要點(diǎn)：掌握通信系統(tǒng)中各種常用的同步方式的基本原理,如載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步，了解各類同步方式的基本原理與實(shí)現(xiàn)方法，并初步分析這些同步方式的性能清華大學(xué)出版社第9章 同步原理第第9章章 同步原理同步原理清華大學(xué)出版社第9章 同步原理清華大學(xué)出版社第9章 同步原理清華大學(xué)出版社1 平方變換法和平方環(huán)法平方變換法和平方環(huán)法9.1.1直接法直接法(自同步法自同步法)( )( )coscs tm tt222211( )( )cos ()( )( )cos222cce tm ttm tm tt平方變換法原理框圖平方變換法原理框圖第9章 同步原理平方環(huán)法原理框圖平方環(huán)

2、法原理框圖:缺點(diǎn)缺點(diǎn):由于由于NBPF總有一定的帶寬，致使一部分信號(hào)和噪聲也會(huì)通過，總有一定的帶寬，致使一部分信號(hào)和噪聲也會(huì)通過，它們會(huì)疊加在有用的載波信號(hào)上，引起載波信號(hào)的相位抖動(dòng)。它們會(huì)疊加在有用的載波信號(hào)上，引起載波信號(hào)的相位抖動(dòng)。為了提高載波的質(zhì)量，改善平方變換法的性能，可以在平方變換法為了提高載波的質(zhì)量，改善平方變換法的性能，可以在平方變換法的基礎(chǔ)上，把窄帶濾波器用鎖相環(huán)替代的基礎(chǔ)上，把窄帶濾波器用鎖相環(huán)替代,即平方環(huán)法即平方環(huán)法第9章 同步原理清華大學(xué)出版社【例例9-1】 試證明：試證明：(1) 對對SSB信號(hào)不能用平方變換法提取載波；信號(hào)不能用平方變換法提取載波；(2) 對對2P

3、SK信號(hào)可以用平方變換法提取載波；信號(hào)可以用平方變換法提取載波；(3) 對對4PSK信號(hào)可以用信號(hào)可以用4次方變換法提取載波。次方變換法提取載波。解：解：(1) 以單音調(diào)制為例，設(shè)調(diào)制信號(hào)以單音調(diào)制為例，設(shè)調(diào)制信號(hào)ttmcos)(則則SSB信號(hào)為信號(hào)為ttscSSB)cos(21)(對其進(jìn)行平方變換，得對其進(jìn)行平方變換，得tttecc)(2cos181)(cos41)(2由于由于e(t)中沒有中沒有 和和 2 的頻率成分的頻率成分,所以所以SSB信號(hào)不能用平方變換法提取載波信號(hào)不能用平方變換法提取載波cc第9章 同步原理清華大學(xué)出版社(2) 2PSK信號(hào)可表示為信號(hào)可表示為1 , 0),cos

4、()(2NNttscPSK對其進(jìn)行平方變換，得對其進(jìn)行平方變換，得tNtNttscccPSK2cos121)22cos(121)(cos)(222可見，可以用可見，可以用NBPF提取提取 2fc頻率成分頻率成分,再經(jīng)二分頻后即得載波頻率再經(jīng)二分頻后即得載波頻率(3) 4PSK信號(hào)可表示為信號(hào)可表示為3 , 2 , 1 , 0),2cos()(4NNttscPSK對其進(jìn)行平方變換，得對其進(jìn)行平方變換，得)(21)2cos(121)(142tsNttscPSK隔直后隔直后進(jìn)行平方變換，得進(jìn)行平方變換，得tNttscc4cos181)24cos(181)(12第9章 同步原理清華大學(xué)出版社2同相正交

5、環(huán)法同相正交環(huán)法壓控振蕩器壓控振蕩器VCO輸出的信號(hào)輸出的信號(hào)1cos()cvt其經(jīng)過其經(jīng)過90度相移的信號(hào)度相移的信號(hào)2sin()cvt同相載波信號(hào)同相載波信號(hào)正交載波信號(hào)正交載波信號(hào)31( )coscos()( )coscos(2()2cccvm tttm tt41( )cossin()( )sinsin(2()2cccvm tttm tt第9章 同步原理清華大學(xué)出版社51( )cos2vm t61( )sin2vm t27561( )sin28vv vm t271( )4vm tsin當(dāng)當(dāng) 較小時(shí)較小時(shí),它就相當(dāng)于一個(gè)鑒相器的輸出它就相當(dāng)于一個(gè)鑒相器的輸出第9章 同步原理清華大學(xué)出版社5

6、1( )cos2vm t61( )sin2vm t27561( )sin28vv vm t271( )4vm tsin當(dāng)當(dāng) 較小時(shí)較小時(shí),它就相當(dāng)于一個(gè)鑒相器的輸出它就相當(dāng)于一個(gè)鑒相器的輸出第9章 同步原理清華大學(xué)出版社9.1.2 插入導(dǎo)頻法插入導(dǎo)頻法1頻域插入導(dǎo)頻法頻域插入導(dǎo)頻法對于抑制載波的雙邊帶調(diào)制而言，在載頻處，已調(diào)信號(hào)的頻譜分對于抑制載波的雙邊帶調(diào)制而言，在載頻處，已調(diào)信號(hào)的頻譜分量為零，同時(shí)對調(diào)制信號(hào)量為零，同時(shí)對調(diào)制信號(hào)m(t)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，就可以使已調(diào)信進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，就可以使已調(diào)信號(hào)在載頻附近的頻譜分量很小，這樣就可以插入導(dǎo)頻，這時(shí)插入號(hào)在載頻附近的頻譜分量很小，這樣就可以

7、插入導(dǎo)頻，這時(shí)插入的導(dǎo)頻對信號(hào)的影響最小的導(dǎo)頻對信號(hào)的影響最小第9章 同步原理清華大學(xué)出版社但插入的導(dǎo)頻并不是加在調(diào)制器的那個(gè)載波，而是將該載波但插入的導(dǎo)頻并不是加在調(diào)制器的那個(gè)載波，而是將該載波移相移相90后的所謂后的所謂“正交載波正交載波”( )( )sinoccccu tm t a costat第9章 同步原理清華大學(xué)出版社( )( )cos( ( )cossin)cosoccccccccv tu tatm t atatat222( )( )cos2( )sin2222cccccaaam tm ttm ttv(t)經(jīng)過低通濾波器后濾掉了經(jīng)過低通濾波器后濾掉了 的頻率分量的頻率分量,即得到

8、調(diào)制信號(hào)即得到調(diào)制信號(hào)m(t)2c第9章 同步原理清華大學(xué)出版社如果發(fā)端加入的導(dǎo)頻不是正交載波，而是調(diào)制載波，這時(shí)發(fā)端的輸出信號(hào)如果發(fā)端加入的導(dǎo)頻不是正交載波，而是調(diào)制載波，這時(shí)發(fā)端的輸出信號(hào)可表示可表示:( )( )coscosoccccu tm t atat( )( )cos( ( )coscos)cosoccccccccv tu tatm t atatat2222( )( )cos2cos22222ccccccaaaam tm ttt經(jīng)過低通濾波器輸出的信號(hào)為經(jīng)過低通濾波器輸出的信號(hào)為多了一個(gè)不需要的直流分量多了一個(gè)不需要的直流分量22( )22ccaam t 22ca第9章 同步原理清

9、華大學(xué)出版社【例例9-2】 對對SSB信號(hào)采用插入導(dǎo)頻法實(shí)現(xiàn)載波同步。信號(hào)采用插入導(dǎo)頻法實(shí)現(xiàn)載波同步。(1) 畫出調(diào)制系統(tǒng)框圖；畫出調(diào)制系統(tǒng)框圖；(2) 畫出畫出SSB信號(hào)及導(dǎo)頻信號(hào)頻譜信號(hào)及導(dǎo)頻信號(hào)頻譜。第9章 同步原理清華大學(xué)出版社2時(shí)域插入導(dǎo)頻法時(shí)域插入導(dǎo)頻法第9章 同步原理清華大學(xué)出版社9.1.3 載波同步系統(tǒng)的性能載波同步系統(tǒng)的性能衡量載波同步系統(tǒng)的性能的指標(biāo)主要有：衡量載波同步系統(tǒng)的性能的指標(biāo)主要有：效率、精度、同步建立和保持效率、精度、同步建立和保持時(shí)間等時(shí)間等1效率效率2精度精度為了獲得載波信號(hào)消耗的發(fā)送功率的多少為了獲得載波信號(hào)消耗的發(fā)送功率的多少(1) 穩(wěn)態(tài)相差穩(wěn)態(tài)相差02

10、Q vk (2) 隨機(jī)相位誤差隨機(jī)相位誤差212nr 第9章 同步原理清華大學(xué)出版社3同步建立時(shí)間和保持時(shí)間同步建立時(shí)間和保持時(shí)間00( )(1exp()cos2tu tUtQ021ln()1sQtk00( )exp()cos2tu tUtQ第9章 同步原理清華大學(xué)出版社021ln( )cQtk通常令通常令k = 1/e，此時(shí)可求，此時(shí)可求020.46sQt02cQt第9章 同步原理清華大學(xué)出版社9.2 位位 同同 步步第9章 同步原理清華大學(xué)出版社外同步法外同步法即即插入導(dǎo)頻法插入導(dǎo)頻法，它與載波同步中的插入導(dǎo)頻法類似，也，它與載波同步中的插入導(dǎo)頻法類似，也是在基帶信號(hào)頻譜的零點(diǎn)處插入導(dǎo)頻，

11、以便于提取。是在基帶信號(hào)頻譜的零點(diǎn)處插入導(dǎo)頻，以便于提取。9.2.1 外同步法外同步法第9章 同步原理清華大學(xué)出版社第9章 同步原理清華大學(xué)出版社9.2.2 直接法直接法直接法也叫自同步法直接法也叫自同步法，發(fā)端不專門向收端發(fā)送位同步信號(hào)，收端，發(fā)端不專門向收端發(fā)送位同步信號(hào)，收端所需的位同步信號(hào)是直接從收到的數(shù)據(jù)碼流中提取出來的所需的位同步信號(hào)是直接從收到的數(shù)據(jù)碼流中提取出來的1濾波法濾波法第9章 同步原理清華大學(xué)出版社第9章 同步原理清華大學(xué)出版社2包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法在有些情況下，可以從帶通信號(hào)中直接提取位同步信號(hào)，例如在有些情況下，可以從帶通信號(hào)中直接提取位同步信號(hào)，例如2PSK信號(hào)，

12、它是一包絡(luò)不變的等幅信號(hào)，在傳輸過程中，由于信信號(hào)，它是一包絡(luò)不變的等幅信號(hào)，在傳輸過程中，由于信道帶寬的限制會(huì)使這種信號(hào)在碼元數(shù)值變化的時(shí)刻產(chǎn)生幅度平滑道帶寬的限制會(huì)使這種信號(hào)在碼元數(shù)值變化的時(shí)刻產(chǎn)生幅度平滑陷落，這種陷落發(fā)生在碼元取值變化或陷落，這種陷落發(fā)生在碼元取值變化或PSK信號(hào)相位變化時(shí)刻，信號(hào)相位變化時(shí)刻，這種信號(hào)的包絡(luò)必然包含位同步信息。這種信號(hào)的包絡(luò)必然包含位同步信息。第9章 同步原理清華大學(xué)出版社經(jīng)包絡(luò)檢波后，得到經(jīng)包絡(luò)檢波后，得到a波形，再將波形，再將a波形與波形與b波形即一直流相減，即可得波形即一直流相減，即可得到到c 波形?？煽闯霾ㄐ巍？煽闯鯿為一歸零脈沖信號(hào)，它含有同

13、步信號(hào)。將該信號(hào)經(jīng)為一歸零脈沖信號(hào)，它含有同步信號(hào)。將該信號(hào)經(jīng)過窄帶濾波器提取后進(jìn)行整形即可得到位同步信號(hào)過窄帶濾波器提取后進(jìn)行整形即可得到位同步信號(hào)。第9章 同步原理清華大學(xué)出版社3鎖相法鎖相法第9章 同步原理清華大學(xué)出版社晶振產(chǎn)生的高速時(shí)鐘經(jīng)過晶振產(chǎn)生的高速時(shí)鐘經(jīng)過N次分頻之后，得到位同步時(shí)鐘。次分頻之后，得到位同步時(shí)鐘。(N個(gè)高速個(gè)高速脈沖產(chǎn)生一個(gè)位同步時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生一個(gè)位同步時(shí)鐘)如果如果N個(gè)脈沖中被扣除了一個(gè)，則位同步個(gè)脈沖中被扣除了一個(gè)，則位同步脈沖出現(xiàn)的時(shí)機(jī)將延時(shí)脈沖出現(xiàn)的時(shí)機(jī)將延時(shí)T/N，即相位被推遲，即相位被推遲2 /N。如果在。如果在N個(gè)脈沖中個(gè)脈沖中插入一個(gè)脈沖，則位同步脈

14、沖出現(xiàn)的時(shí)機(jī)將提前插入一個(gè)脈沖，則位同步脈沖出現(xiàn)的時(shí)機(jī)將提前T/N，即相位被提前，即相位被提前2 /N?？鄢蚋郊优c否，由相位比較器輸出的結(jié)果決定。本地產(chǎn)生?？鄢蚋郊优c否，由相位比較器輸出的結(jié)果決定。本地產(chǎn)生的位時(shí)鐘與接收碼元進(jìn)行相位比較。只有接收碼元出現(xiàn)的位時(shí)鐘與接收碼元進(jìn)行相位比較。只有接收碼元出現(xiàn)“0”、“1”轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)換時(shí)(波形有過零點(diǎn)波形有過零點(diǎn))，才有相位比較輸出，才有相位比較輸出第9章 同步原理清華大學(xué)出版社9.2.3 位同步系統(tǒng)的性能位同步系統(tǒng)的性能1. 相位誤差相位誤差一個(gè)碼元周期內(nèi)由晶振及整形電路來的脈沖數(shù)為一個(gè)碼元周期內(nèi)由晶振及整形電路來的脈沖數(shù)為n個(gè)，因此，最大調(diào)個(gè)，因

15、此，最大調(diào)整相位為整相位為360en2同步建立時(shí)間同步建立時(shí)間/ 2/bbTNTn2sbbtTNnT第9章 同步原理清華大學(xué)出版社3. 同步保持時(shí)間同步保持時(shí)間設(shè)收發(fā)兩端固有的碼元周期分別為設(shè)收發(fā)兩端固有的碼元周期分別為111/TF221/TF2112122120| |1/1/|FFFTTFFFFF12012200|TTFFTTFT00/1ccTkFttFF K1cFtK第9章 同步原理清華大學(xué)出版社設(shè)收發(fā)兩端的頻率穩(wěn)定度相同，每個(gè)振蕩器的頻率誤差均為設(shè)收發(fā)兩端的頻率穩(wěn)定度相同，每個(gè)振蕩器的頻率誤差均為/ 2F000/ 222cFFFFFFK t001/ 22ctFFKF要想延長同步保持時(shí)間要

16、想延長同步保持時(shí)間, 需要提高收發(fā)兩端振蕩器的頻率穩(wěn)定度需要提高收發(fā)兩端振蕩器的頻率穩(wěn)定度4同步帶寬同步帶寬如果輸入信號(hào)碼元的周期與收端固有位定時(shí)脈沖的周期之差為如果輸入信號(hào)碼元的周期與收端固有位定時(shí)脈沖的周期之差為120|/ 2TTTn則鎖相環(huán)將無法使收端位同步脈沖的相位與輸入信號(hào)的相位同步，則鎖相環(huán)將無法使收端位同步脈沖的相位與輸入信號(hào)的相位同步，這時(shí)由頻差所造成的相位差就會(huì)逐漸積累。這樣就可以得到這時(shí)由頻差所造成的相位差就會(huì)逐漸積累。這樣就可以得到第9章 同步原理清華大學(xué)出版社01201|22TTTnnF12200|1|2fTTFnF0|2Ffn上式即同步帶寬表示式，要增加同步帶寬上式即

17、同步帶寬表示式，要增加同步帶寬, 要減小要減小n|f第9章 同步原理清華大學(xué)出版社載波同步載波同步位同步位同步提取的相干載波是相干解調(diào)的基提取的相干載波是相干解調(diào)的基礎(chǔ)礎(chǔ)提取的位同步定時(shí)脈沖是提取的位同步定時(shí)脈沖是正確抽樣判決的基礎(chǔ)正確抽樣判決的基礎(chǔ)不管是模擬系統(tǒng)還是數(shù)字系統(tǒng)，不管是模擬系統(tǒng)還是數(shù)字系統(tǒng)，只要采用相干解調(diào)，都需要載波同步只要采用相干解調(diào)，都需要載波同步只有數(shù)字通信系統(tǒng)才需要位同步只有數(shù)字通信系統(tǒng)才需要位同步載波同步提取的是載頻載波同步提取的是載頻 信息信息位同步提取的是碼率位同步提取的是碼率 信息信息載波同步提取的信號(hào)波形是正弦載波同步提取的信號(hào)波形是正弦波波位同步信號(hào)是定時(shí)脈

18、沖位同步信號(hào)是定時(shí)脈沖載波同步必須使相干載波與載波同步必須使相干載波與發(fā)射載波同頻同相發(fā)射載波同頻同相位同步定時(shí)脈沖頻率為位同步定時(shí)脈沖頻率為 ，相位根，相位根據(jù)判決時(shí)信號(hào)波形，可能在碼元中間，據(jù)判決時(shí)信號(hào)波形，可能在碼元中間，也可能在碼元終止時(shí)刻也可能在碼元終止時(shí)刻實(shí)現(xiàn)方法有外同步、自同步實(shí)現(xiàn)方法有外同步、自同步實(shí)現(xiàn)方法有外同步、自同步實(shí)現(xiàn)方法有外同步、自同步cfbfbf第9章 同步原理清華大學(xué)出版社9.3 群群 同同 步步連貫式插入法連貫式插入法間歇式插入法間歇式插入法第9章 同步原理清華大學(xué)出版社9.3 群群 同同 步步群同步也稱為幀同步，在數(shù)字通信系統(tǒng)中，一般總是以一定數(shù)目群同步也稱為

19、幀同步，在數(shù)字通信系統(tǒng)中，一般總是以一定數(shù)目的碼元組成一個(gè)個(gè)的的碼元組成一個(gè)個(gè)的“字字”或或“句句”，即組成一個(gè)個(gè)的，即組成一個(gè)個(gè)的“群群”(也也可以稱為幀可以稱為幀)進(jìn)行傳輸?shù)?。上一?jié)介紹了位同步信號(hào)的提取，而由進(jìn)行傳輸?shù)?。上一?jié)介紹了位同步信號(hào)的提取，而由位同步信號(hào)進(jìn)行分頻即可得到群同步信號(hào)的頻率，但如何知道一位同步信號(hào)進(jìn)行分頻即可得到群同步信號(hào)的頻率，但如何知道一個(gè)群從何時(shí)開始，何時(shí)結(jié)束，就需要做進(jìn)一步的工作，也就是下個(gè)群從何時(shí)開始，何時(shí)結(jié)束，就需要做進(jìn)一步的工作，也就是下面要介紹的群同步。群同步的任務(wù)就是在位同步信息的基礎(chǔ)上，面要介紹的群同步。群同步的任務(wù)就是在位同步信息的基礎(chǔ)上，識(shí)別

20、出數(shù)字信息群識(shí)別出數(shù)字信息群(“字字”或或“句句”)的起止時(shí)刻，或者說給出每的起止時(shí)刻，或者說給出每個(gè)群的個(gè)群的“開頭開頭”和和“末尾末尾”時(shí)刻時(shí)刻第9章 同步原理清華大學(xué)出版社9.3.1 連貫式插入法連貫式插入法1起止式群同步法起止式群同步法電傳報(bào)文的一個(gè)字由電傳報(bào)文的一個(gè)字由7.5個(gè)碼元組成，假設(shè)電傳報(bào)文傳送的個(gè)碼元組成，假設(shè)電傳報(bào)文傳送的數(shù)字序列為數(shù)字序列為10010，則其碼元結(jié)構(gòu)如下圖，則其碼元結(jié)構(gòu)如下圖第9章 同步原理清華大學(xué)出版社缺點(diǎn)缺點(diǎn):由于這種同步方式中的止脈沖寬度與碼元寬度不一致，就會(huì)由于這種同步方式中的止脈沖寬度與碼元寬度不一致，就會(huì)給同步數(shù)字傳輸帶來不便。另外，在這種同步

21、方式中，給同步數(shù)字傳輸帶來不便。另外，在這種同步方式中，7.5個(gè)碼元個(gè)碼元中只有中只有5個(gè)碼元用于傳遞信息，因此編碼效率較低。個(gè)碼元用于傳遞信息，因此編碼效率較低。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，它特別適合于異步低速數(shù)字傳輸方式。結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，它特別適合于異步低速數(shù)字傳輸方式。第9章 同步原理清華大學(xué)出版社2連貫式插入法連貫式插入法連貫式插入法也叫集中式插入法，即在每群的開頭集中插入群同步連貫式插入法也叫集中式插入法，即在每群的開頭集中插入群同步碼組的方法。碼組的方法。用來插入到群中的特殊碼字用來插入到群中的特殊碼字:1 應(yīng)該具有尖銳單峰特性的局部自相關(guān)特性，應(yīng)該具有尖銳單峰特性的局部自相

22、關(guān)特性，2 這個(gè)特殊碼字在信息碼元序列中不易出現(xiàn)以便識(shí)別，這個(gè)特殊碼字在信息碼元序列中不易出現(xiàn)以便識(shí)別，3 群同步識(shí)別器需要盡量簡單群同步識(shí)別器需要盡量簡單第9章 同步原理清華大學(xué)出版社巴克碼巴克碼:是一種具有特殊規(guī)律的二進(jìn)制序列。它的規(guī)律是：一個(gè)是一種具有特殊規(guī)律的二進(jìn)制序列。它的規(guī)律是：一個(gè)長度為長度為n的巴克碼序列的巴克碼序列x1,x2,x3.xn，每個(gè)碼元，每個(gè)碼元xi只可能取值只可能取值+1或或-1，則它必然滿足條件，則它必然滿足條件:1( )0, 1, 1njiijinR jx x 00jjn位數(shù)n巴克碼字2+ +；+3+ +4+ + +；+ +5+ + +7+ + +11+ +

23、+ +13+ + + + + +巴克碼字第9章 同步原理清華大學(xué)出版社以以n = 7的巴克碼為例，它的局部自相關(guān)函數(shù)計(jì)算結(jié)果如下的巴克碼為例，它的局部自相關(guān)函數(shù)計(jì)算結(jié)果如下721( )1 1 1 1 1 1 17iiR jX 611( )1 1 1 1 1 10iiiR jX X 521( )1 1 1 1 11iiiR jX X j=0j=1j=2j-7-6-5-4-3-2-101234567R(j)0-10-10-1070-10-10-10第9章 同步原理清華大學(xué)出版社七位巴克碼的自相關(guān)函數(shù)圖七位巴克碼的自相關(guān)函數(shù)圖:第9章 同步原理清華大學(xué)出版社七位巴克碼的七位巴克碼的識(shí)別識(shí)別:可由七級

24、移位寄存器、相加器、判決器構(gòu)成可由七級移位寄存器、相加器、判決器構(gòu)成7級移位寄存器的級移位寄存器的1、0端輸出按照端輸出按照1110010的順序連接到相加器輸入，接法與的順序連接到相加器輸入，接法與巴克碼的規(guī)律一致。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)的巴克碼的規(guī)律一致。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)的“1”存入移位寄存器時(shí)，存入移位寄存器時(shí)，“1”端的輸出端的輸出電平為電平為+1，而，而“0”端的輸出電平為端的輸出電平為-1；反之，存入數(shù)據(jù)；反之，存入數(shù)據(jù)“0”時(shí)，時(shí)，“0”端端的輸出電平為的輸出電平為+1，“1”端的電平為端的電平為-1。若各移位寄存器的輸出端接法與巴克。若各移位寄存器的輸出端接法與巴克碼規(guī)律一致時(shí)，則該識(shí)別器實(shí)際上是

25、對輸入的巴克碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。碼規(guī)律一致時(shí)，則該識(shí)別器實(shí)際上是對輸入的巴克碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。七級移位寄存器七級移位寄存器第9章 同步原理清華大學(xué)出版社當(dāng)當(dāng)7位巴克碼在圖位巴克碼在圖9-20(a)中的中的t1時(shí)刻剛好全部進(jìn)入七級移位寄存時(shí)刻剛好全部進(jìn)入七級移位寄存器，每級移位寄存器輸出均為器，每級移位寄存器輸出均為+1，加法器有最大輸出，加法器有最大輸出+7，其他情，其他情況下加法器輸出均小于況下加法器輸出均小于+6。因此可將判決門限設(shè)為。因此可將判決門限設(shè)為+6，當(dāng)最后，當(dāng)最后一位巴克碼一位巴克碼0進(jìn)入識(shí)別器時(shí)進(jìn)入識(shí)別器時(shí)t1時(shí)刻，在判決器端就得到一個(gè)標(biāo)志，時(shí)刻，在判決器端就得到一個(gè)標(biāo)志，幀開始的

26、幀同步脈沖。幀開始的幀同步脈沖。第9章 同步原理清華大學(xué)出版社例例9-4】 已知五位巴克碼組為已知五位巴克碼組為11101，其中，其中“1”用用+1表示，表示，“0”用用-1表示。表示。(1) 試確定該巴克碼的局部自相關(guān)函數(shù)。試確定該巴克碼的局部自相關(guān)函數(shù)。(2) 試用該巴克碼作為幀同步碼，畫出接收端識(shí)別器的原理框圖。試用該巴克碼作為幀同步碼，畫出接收端識(shí)別器的原理框圖。解：解：(1)根據(jù)公式根據(jù)公式9-26可以算出可以算出 (2) 521( )5iiR jX411( )iiiR jX X321( )iiiR jX X231( )iiiR jX X141( )iiiR jX Xj=0j=2j=

27、1j=4j=3=1+1-1-1=0=1-1+1=+1=-1+1=0=+1第9章 同步原理清華大學(xué)出版社9.3.2 間歇式插入法間歇式插入法間歇式插入法間歇式插入法也可稱為也可稱為分散式插入法分散式插入法，這種群同步方法是將同步，這種群同步方法是將同步碼分散地插入到信息碼流中，即隔一定數(shù)量的信息碼元插入一個(gè)碼分散地插入到信息碼流中，即隔一定數(shù)量的信息碼元插入一個(gè)幀同步碼，幀同步碼可以是幀同步碼，幀同步碼可以是1、0交替碼或其他碼型。交替碼或其他碼型。連貫式插入法連貫式插入法: 32路數(shù)字電話路數(shù)字電話PCM系統(tǒng)，只有系統(tǒng)，只有30路通電話，另外路通電話，另外兩路中的一路專門作為群同步碼傳輸，而另

28、一路作為其它標(biāo)志信兩路中的一路專門作為群同步碼傳輸，而另一路作為其它標(biāo)志信號(hào)用。號(hào)用。間歇式插入法間歇式插入法:24路路PCM系統(tǒng)系統(tǒng),一個(gè)抽樣值用一個(gè)抽樣值用8位碼表示，此時(shí)位碼表示，此時(shí)24路路電話都抽樣一次共有電話都抽樣一次共有24個(gè)抽樣值，個(gè)抽樣值，192(248=192)個(gè)信息碼元。個(gè)信息碼元。192個(gè)信息碼元作為一幀，在這一幀插入一個(gè)群同步碼元，這樣個(gè)信息碼元作為一幀，在這一幀插入一個(gè)群同步碼元，這樣一幀共一幀共193個(gè)碼元個(gè)碼元第9章 同步原理清華大學(xué)出版社 由于間歇式插入法，是將群同步碼元分散的插入倒信息流中，由于間歇式插入法，是將群同步碼元分散的插入倒信息流中，因此，群同步碼

29、碼型選擇有一定的要求，其主要原則是：因此，群同步碼碼型選擇有一定的要求，其主要原則是： 首先首先要便于收端識(shí)別，即要求群同步碼具有特定的規(guī)律性，這要便于收端識(shí)別，即要求群同步碼具有特定的規(guī)律性，這種碼型可以是全種碼型可以是全“1”碼、碼、“1”“”“0”交替碼等；交替碼等； 其其 次次，要使群同步碼的碼型盡量和信息碼相區(qū)別，要使群同步碼的碼型盡量和信息碼相區(qū)別最大優(yōu)點(diǎn)最大優(yōu)點(diǎn)是同步碼不占用時(shí)隙，同步系統(tǒng)電路簡單，是同步碼不占用時(shí)隙，同步系統(tǒng)電路簡單，缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是同步引入時(shí)間長同步引入時(shí)間長第9章 同步原理清華大學(xué)出版社逐碼移位法逐碼移位法基本原理基本原理:由位同步脈沖由位同步脈沖(位同步碼位同

30、步碼)經(jīng)過經(jīng)過n次分頻以后的本地群碼次分頻以后的本地群碼(頻率是正確的，但相位不確定頻率是正確的，但相位不確定)與接收到碼元中間歇式插入的群與接收到碼元中間歇式插入的群同步碼進(jìn)行逐碼移位比較，使本地群碼與發(fā)送來的群同步碼同步。同步碼進(jìn)行逐碼移位比較，使本地群碼與發(fā)送來的群同步碼同步。第9章 同步原理清華大學(xué)出版社第9章 同步原理清華大學(xué)出版社9.3.3 群同步的性能分析群同步的性能分析1漏同步概率漏同步概率以以7位巴克碼識(shí)別器為例，設(shè)判決門限為位巴克碼識(shí)別器為例，設(shè)判決門限為6，此時(shí)，此時(shí)7位巴克碼中只要有一位位巴克碼中只要有一位碼發(fā)生錯(cuò)誤，當(dāng)碼發(fā)生錯(cuò)誤，當(dāng)7位巴克碼全部進(jìn)入識(shí)別器時(shí)，相加器輸

31、出就由位巴克碼全部進(jìn)入識(shí)別器時(shí)，相加器輸出就由7變變5，小，小于判決門限于判決門限6，這時(shí)就出現(xiàn)了漏同步情況，因此，只有一位碼也不錯(cuò)才不，這時(shí)就出現(xiàn)了漏同步情況，因此，只有一位碼也不錯(cuò)才不會(huì)發(fā)生漏同步。若在這種情況下，將判決門限電平降為會(huì)發(fā)生漏同步。若在這種情況下，將判決門限電平降為4，識(shí)別器就不會(huì)，識(shí)別器就不會(huì)漏識(shí)別，這時(shí)判決器容許漏識(shí)別，這時(shí)判決器容許7位同步碼字中有一個(gè)錯(cuò)誤碼元位同步碼字中有一個(gè)錯(cuò)誤碼元漏同步指的是信號(hào)在傳輸過程中，由于噪聲干擾，導(dǎo)致群同步碼字中漏同步指的是信號(hào)在傳輸過程中，由于噪聲干擾，導(dǎo)致群同步碼字中的一些碼元出錯(cuò)，從而使識(shí)別器漏掉已發(fā)出的群同步信號(hào)。出現(xiàn)這種的一些碼

32、元出錯(cuò)，從而使識(shí)別器漏掉已發(fā)出的群同步信號(hào)。出現(xiàn)這種漏識(shí)別的概率稱為漏同步概率漏識(shí)別的概率稱為漏同步概率第9章 同步原理清華大學(xué)出版社716171(1)(1)PPC PP ()101(1)mrrn rnrPC PP 第9章 同步原理清華大學(xué)出版社2假同步概率假同步概率在接收的數(shù)字信號(hào)序列中，也可能在信息碼元中接收到與同在接收的數(shù)字信號(hào)序列中，也可能在信息碼元中接收到與同步碼組相同的碼組，它被識(shí)別器識(shí)別出來誤認(rèn)為是同步碼組步碼組相同的碼組，它被識(shí)別器識(shí)別出來誤認(rèn)為是同步碼組而形成假同步信號(hào)，出現(xiàn)這種情況的概率稱為假同步概率而形成假同步信號(hào)，出現(xiàn)這種情況的概率稱為假同步概率202mnrnrPC3平

33、均同步建立時(shí)間平均同步建立時(shí)間11(1)sbtppN T2sbtN T第9章 同步原理清華大學(xué)出版社例例9-6】 幀同步采用集中插入一個(gè)幀同步采用集中插入一個(gè)7位巴克碼組的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，若傳輸速率位巴克碼組的數(shù)字傳輸系統(tǒng)，若傳輸速率為為1Kb/s,誤碼率為誤碼率為Pe=10-4(1) 試計(jì)算允許估錯(cuò)試計(jì)算允許估錯(cuò)m=0和和m=1位碼的漏同步概率位碼的漏同步概率P1和假同步概率和假同步概率P2各為多少？各為多少？(2) 若每幀中的信號(hào)位為若每幀中的信號(hào)位為143，估算幀同步的平均建立時(shí)間？，估算幀同步的平均建立時(shí)間？()101(1)mrrn rnrPC PP 202mnrnrPC解：解：則當(dāng)則當(dāng)

34、m=0時(shí)時(shí)47411(1)1(1 10 )7 10nPP 032727.8 10nPC當(dāng)m=1時(shí)當(dāng)當(dāng)m=1時(shí)時(shí)1()471671701(1)1(1 10 )(1)4.2 10rrn rnrPC PPC pp 7012277022 ()6.24 10mnrnrPCCC第9章 同步原理清華大學(xué)出版社(2) ，幀同步的平均建立時(shí)間，幀同步的平均建立時(shí)間ts11(1)sbtppN T其中其中N為一幀的碼元數(shù)，為一幀的碼元數(shù)，Tb為每碼元的傳輸時(shí)間為每碼元的傳輸時(shí)間 而而 N=143+7=150 Tb=1/f=1/103=10-3s34311(1)150 10 (17 107.8 10 )151.28s

35、btppN Tms37211(1)150 10 (14.2 106.24 10 )159.36sbtppN Tms則當(dāng)則當(dāng)m=0時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)m=1時(shí)時(shí)第9章 同步原理清華大學(xué)出版社9.3.4 群同步的保護(hù)群同步的保護(hù)1. 連貫式插入法中的群同步保護(hù)連貫式插入法中的群同步保護(hù)第9章 同步原理清華大學(xué)出版社2間歇式插入法中的群同步保護(hù)間歇式插入法中的群同步保護(hù)第9章 同步原理清華大學(xué)出版社9.4 網(wǎng)網(wǎng) 同同 步步第9章 同步原理清華大學(xué)出版社9.4.1 網(wǎng)同步原理網(wǎng)同步原理1主從同步法主從同步法主從同步法是在通信網(wǎng)中某一網(wǎng)元主從同步法是在通信網(wǎng)中某一網(wǎng)元(主站主站)設(shè)置一個(gè)高穩(wěn)定的設(shè)置一個(gè)高穩(wěn)定的主時(shí)

36、鐘，其它各網(wǎng)元主時(shí)鐘，其它各網(wǎng)元(從站從站)的時(shí)鐘頻率和相位同步于主時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率和相位同步于主時(shí)鐘的頻率和相位，并設(shè)置時(shí)延調(diào)整電路，以調(diào)整因傳輸時(shí)延造的頻率和相位，并設(shè)置時(shí)延調(diào)整電路，以調(diào)整因傳輸時(shí)延造成的相位偏差。主從同步法具有簡單、易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，被成的相位偏差。主從同步法具有簡單、易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電話通信系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用于電話通信系統(tǒng)中第9章 同步原理清華大學(xué)出版社2相互同步法相互同步法相互同步法在通信網(wǎng)內(nèi)各網(wǎng)元設(shè)有獨(dú)立時(shí)鐘，它們的固有頻率存在相互同步法在通信網(wǎng)內(nèi)各網(wǎng)元設(shè)有獨(dú)立時(shí)鐘，它們的固有頻率存在一定偏差，各站所使用的時(shí)鐘頻率鎖定在網(wǎng)內(nèi)各站固有頻率的平均一定偏差，各站所使用的時(shí)鐘頻率鎖定在網(wǎng)內(nèi)各站固有頻率的平均值上值上(此平均值將稱為網(wǎng)頻此平均值將稱為網(wǎng)頻)。相互同步法的優(yōu)點(diǎn)是單一網(wǎng)元的故障。相互同步法的優(yōu)點(diǎn)是單一網(wǎng)元的故障不會(huì)影響其它網(wǎng)元的正常工作。不會(huì)影響其它網(wǎng)元的正常工作。3碼速調(diào)整法碼速調(diào)整法碼速調(diào)整法有正碼速調(diào)整、負(fù)碼速調(diào)整、正負(fù)碼速調(diào)整和正碼速調(diào)整法有正碼速調(diào)整、負(fù)碼速調(diào)整、正負(fù)碼速調(diào)整和正/零零/負(fù)負(fù)碼速調(diào)整四大類。在碼速調(diào)整四